TGFβ/KLF17/TPRX1 AXIS INSTATES HUMAN TOTIPOTENCY PROGRAM IN PLURIPOTENT STEM CELLS

La totipotència humana, l'estat cel·lular fonamental que possibilita l'especificació de llinatges embrionaris, s'enfronta a grans reptes de recerca: l'escassetat de material embrionari humà i importants preocupacions ètiques. L'establiment de cèl·lules similars a les de 8 cèl·lules (8CLCs)—que recapitulen característiques clau de l'embrió humà de 8 cèl·lules, incloent-hi el seu transcriptoma, epigenoma i potencial de diferenciació—proporciona un model potent per superar aquestes limitacions i estudiar la totipotència humana. No obstant això, els mecanismes regulators que governen la inducció de 8CLCs romanen elusius. Ací demostrem el paper crític de la senyalització TGFβ en impulsar la conversió de cèl·lules mare pluripotents (PSCs) naïf en 8CLCs. La inhibició química o la reducció genètica de la senyalització TGFβ (via SMAD2) va abolir la generació de 8CLCs, suprimint els marcadors de totipotència (TPRX1, DUXA, ZNF280A) mentre es preservaven els gens de pluripotència (POU5F1). L'anàlisi de RNA-seq de cèl·lules individuals va revelar que la inhibició de TGFβ va reduir les poblacions de 8CLC de l'11,1% al 0,36%, corroborat mitjançant FACS i immunofluorescència. Mecanísticament, l'unió de SMAD2 canvia de regions genòmiques associades a pluripotència a regions associades a totipotència, promovent l'accessibilitat de la cromatina. Com a downstream de la senyalització TGFβ, KLF17 va emergir com un efector clau, mantenint la totipotència mitjançant la supressió de la senyalització Wnt. La disminució de KLF17 va bloquejar la formació de 8CLC (0,62% vs. 14,1% de control), mentre que la seva sobreexpressió la va millorar i va rescatar l'efecte negatiu de la inhibició de TGFβ. Els perfils CUT&Tag i Co-IP van revelar que KLF17 facilita l'obertura de la cromatina en gens específics de 8 cèl·lules (específics-8C) i elements transposables reclutant EP300 per dipositar H3K27ac, una marca de promotors i potenciadors actius, i coopera amb TPRX1 en un bucle de reforç. En conjunt, TGFβ-KLF17 acobla la remodelació de la cromatina per activar la totipotència, proporcionant insights sobre l'embriogènesi humana i la reprogramació.